Настройка эквалайзера: разбираемся в частотах

Сведение баса: 8 советов для плотного и чистого низа

1 Частотные диапазоны баса

Главное правило при работе с басом — аккуратность превыше всего. Не нужно наваливать и выкручивать эквалайзером низ: микс заплывёт басом, станет мутным и неприятным. Несмотря на название, большая часть правок при работе с инструментом придётся на средние частоты.

Нижний низ

Сделать бас чище в миксе можно простой фильтрацией — достаточно установить фильтр на отметку в 40 Гц. Многое здесь зависит от стиля музыки, но выше лучше не лезть — бас станет слишком скудным и плоским, полезет на территорию гитар.

Тем не менее, если басу все-таки нужно тонкое звучание, усильте диапазон от 50 до 100 Гц — так вы получите своего рода тонкость в нижнем низе. Главное не переусердствовать: чем больше низких частот, тем мутнее микс. Будьте очень аккуратны, мутность — отличительная черта любительских миксов.

Равномерное усиление баса

Для усиления присутствия баса в миксе, можно сделать гармонический буст частот на равных отрезках. Если фундаментальная частота баса — 100 Гц, последовательно добавьте усиления на отметке 200, 300, 400 Гц. Такой ход равномерно улучшит натуральное звучание баса, а это лучше, чем непомерно накачивать эквалайзером какую-то одну частоту.

Середина

Усиление низких частот баса постепенно делает микс мутным, грохочущим и неразборчивым. Чтобы бас пробился через микс нужно работать выше — ищите желаемое в районе 250 Гц. Тем не менее не редки случаи, когда обработка края нижней середины устраняет мутность не полностью.

Только из-за одного названия, нельзя игнорировать у баса частоты выше нижнего низа. Никогда не забывайте о важности средних частот — именно здесь живёт панч и читаемость баса, обработка этого диапазона улучшает атаку. Усиление в районе 600-900 Гц (все зависит от инструмента и того, как он записан) сделает саунд баса более сияющим. Эффект от такого усиления заключается в том, что микс не страдает от низкочастотного грохота, но слушатель чувствует объем каждого звука баса.

Столкновения частот

Бочка и бас — не единственные бойцы за частоты в миксе. Часто на пути баса появляется электрогитара, которая норовит отобрать часть спектра у баса. Правило здесь простое: каждое усиление баса в середине и нижней середине нужно компенсировать в гитаре. Добавили пару децибел в районе 400 Гц — уберите столько же у гитары.

Яркость

Некоторые звукорежиссеры любят, когда бас звучит ярко. Если инструменту нужно добавить подобной яркости и чистоты, усильте частоты в широком диапазоне 1-4 кГц. Забираться выше не нужно — бас зашипит и станет слишком шумным и плоским.

Простой активный фильтр НЧ с регулировками для усилителя сабвуфера. Сборка и подключение

Приветствую, Самоделкины!
В этой статье мы затронем тему сабвуферов, а точнее тему сборки фильтра НЧ.

Как мы знаем: сабвуфер — это по сути колонка, которая лучше всего играет низкие частоты. Но музыка состоит не только лишь из одних низких частот, есть еще средние и высокие частоты. Низкочастотному динамику (сабвуферу) эти частоты по сути не нужны, они только зря будут нагружать динамик, и их желательно убрать. Именно для этого и придуманы фильтры НЧ, которые срезают ненужные сабвуферу средние и высокие частоты, тем самым выделяя низкочастотный диапазон.

Усилитель сабвуфера отличается от обычного усилителя только тем, что у него имеется фильтр НЧ. В качестве усилителя сабвуфера подойдут усилители АВ класса, Д класса и т.д. Далее мы рассмотрим, как можно собрать активный фильтр НЧ для сборки усилителя сабвуфера. Дальнейшая инструкция взята с YouTube канала «Radio-Lab». Активный фильтр НЧ требует наличия питания. На изображении ниже представлена схема фильтра НЧ.

Данную схему автор нашел в интернете на одном из форумов. Автор разработал и нарисовал вот такую печатную плату.

Готовая плата будущего фильтра НЧ для усилителя сабвуфера выглядит так:

Номиналы деталей, а также что и куда подключать промаркировано на самой плате. Все необходимые радиодетали (их не так много) можно найти практически в любом магазине радиодеталей или при необходимости заказать через интернет.

Приступаем к сборке. Начать удобнее всего с постоянных резисторов. Номинал можно определить мультиметром или использовать ESR тестер (у автора именно такой).

Один резистор установлен, аналогичным образом устанавливаем остальные резисторы, здесь нет ничего сложного, главное не спешить, чтобы ничего не напутать.

Резистор на 22кОм со звездочкой можно менять на другой резистор с сопротивлением больше или меньше, в зависимости от необходимого уровня ограничения входного сигнала.

Постоянные резисторы установлены. Далее приступаем к запайке неполярных конденсаторов. Полярность в данном случае не важна, просто становим их на свои места и запаиваем.

Конденсатора номиналом 330пФ в наличии не было, его автор заменил конденсатором на 390пФ, для данной схемы это не критично. Защитный диод один, устанавливаем его по соответствующей метке анода.

Далее необходимо установить на плату панельку для микросхемы сдвоенного операционного усилителя TL072. Панельку на плату нужно устанавливать по меткам ключа на панельке и на плате. Затем, так же по ключу, нужно установить в панельку и саму микросхему.

Далее займемся светодиодом. Установку производим соблюдая полярность.

Затем можно установить полярные электролитические конденсаторы. При установке необходимо соблюдать полярность. Номинал есть на корпусе. Необходимо использовать конденсаторы с напряжением не ниже напряжения питания.

Когда полярные конденсаторы установлены, можно установить клеммники.

А последними будут установлены переменные резисторы.

Для переменных резисторов также были приобретены вот такие вот ручки.

Сборка завершена, вот такой вот получился фильтр НЧ для усилителя сабвуфера с двумя регуляторами.

Ручкой с красной меткой можно будет регулировать уровень громкости баса, а ручкой с синей меткой – частоту среза. Расстояние между осями переменных резисторов примерно 52мм.

На изображении ниже представлены основные характеристики собранного фильтра НЧ.

Данный фильтр сабвуфера питается от однополярного источника питания в диапазоне от 9 до 18В. Это позволяет использовать его как в автомобиле, так и для портативной или стационарной акустики. Ну что ж, осталось только подключить собранный фильтр и проверить его работоспособность.

Подключение собранного фильтра предельно простое: есть вход, выход и питание. Плюс к тому же все необходимые обозначения нанесены на плату.

Для примера возьмем пару усилителей с однополярным питанием, один АВ класса на микросхеме ТДА7377, а другой Д класса на микросхеме ТРА3118.

Сначала попробуем подключить усилитель АВ класса на микросхеме ТДА7377, усилитель стерео, но по сути, два сигнальных входных контакта запараллелены по входу, и получается как бы 2 одинаковых моно усилителя из стерео усилителя (иногда это нужно для постройки сабвуферов на два динамика). Для лучшего понимания ниже представлена схема.

Питаться все это будет от аккумулятора с напряжением 12В.

Для запитки можно использовать любой подходящий блок питания с напряжением на выходе 12В. Когда питание подано, платы сигнализируют об этом светодиодными индикаторами.

Схема запитана. На данном этапе можно подключать источник звука (смастфон) и динамик (или два динамика), чтобы протестировать работоспособность сборки. Более подробно о процессе сборке, а так же испытаниях низкочастотного фильтра,
в этом видеоролике:
В динамике слышен только низкочастотный диапазон, собранный фильтр НЧ и схема усилителя сабвуфера работает. Регулировки тоже работают, справа уровень громкости баса, а слева частота среза.

Теперь давайте подключим усилитель Д класса на микросхеме ТРА3118. Подключение полностью аналогичное, схема представлена ниже:

И с этим усилителем схема прекрасно работает. По сути это уже готовый усилитель сабвуфера, который осталось установить в корпус и можно использовать, например, в автомобиле и все будет работать. В качестве усилителя можно использовать так же и усилитель на микросхеме TDA7377, просто он АВ класса и будет сильнее греться. При напряжении питания 24В мощность усилитель на микросхеме ТРА3118 будет около 50Вт на нагрузку 4Ом. А напряжение питания фильтра сабвуфера ниже, и при питании 24В он может сгореть. Чтобы схема заработала при питании от 24В, то фильтр сабвуфера нужно запить через понижающий стабилизатор. Можно использовать L7812.

Это линейный понижающий стабилизатор с выходом 12В, который включается в разрыв по питанию фильтра сабвуфера.

Модули запитаны. ВНИМАНИЕ! На блоке питания напряжение 220В, не забывайте о правилах техники безопасности.

При питании 24В на минимальной громкости появился посторонний фоновый гул, чтобы от него избавиться, сборку необходимо будет установить в металлический корпус. Такой корпус послужит экраном и защитит фильтр и усилитель.

В такой схеме при напряжении питания 24В мощность усилителя будет около 50Вт. Можно также подключить этот усилитель, например, уже к имеющейся активной акустике и тем самым увеличить уровень баса.

Так же при желании можно собрать систему 2.1 и запитать ее от аккумулятора или блока питания с напряжением 12В.

В общем можно много чего собрать, это ограничено только вашей фантазией. На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Виды усилителей по диапазону частот

· Усилитель постоянного тока (УПТ) — усилитель медленно меняющихся входных напряжений или токов, нижняя граничная частота которых равна нулю. Применяется в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.

· Усилитель низкой частоты (УНЧ, усилитель звуковой частоты, УЗЧ) — усилитель, предназначенный для работы в области звукового диапазона частот (иногда также и нижней части ультразвукового, до 200 кГц). Используется преимущественно в технике звукозаписи, звуковоспроизведения, а также в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.

· Усилитель высокой частоты (УВЧ, усилитель радиочастоты, УРЧ) — усилитель сигналов на частотах радиодиапазона. Применяется преимущественно в радиоприёмных и радиопередающих устройствах в радиосвязи, радио- и телевизионного вещания, радиолокации, радионавигации и радиоастрономии, а также в измерительной технике и автоматике

· Импульсный усилитель — усилитель, предназначенный для усиления импульсов тока или напряжения с минимальными искажениями их формы. Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. Основной характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя. Импульсные усилители имеют очень большую полосу пропускания: верхняя граничная частота нескольких сотен килогерц — нескольких мегагерц, нижняя граничная частота обычно от нуля герц, но иногда от нескольких десятков герц, в этом случае постоянная составляющая на выходе усилителя восстанавливается искусственно. Для точной передачи формы импульсов усилители должны иметь очень малые фазовые и динамические искажения. Поскольку, как правило, входное напряжение в таких усилителях снимается с широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), выходная мощность которых составляет десятки милливатт, то они должны иметь очень большой коэффициент усиления по мощности. Применяются в импульсных устройствах радиолокации, радионавигации, автоматики и измерительной техники.

Виды усилителей по полосе частот

· Широкополосный (апериодический) усилитель — усилитель, дающий одинаковое усиление в широком диапазоне частот

· Полосовой усилитель — усилитель, работающий при фиксированной средней частоте спектра сигнала и приблизительно одинаково усиливающий сигнал в заданной полосе частот

· Селективный усилитель — усилитель, у которого коэффициент усиления максимален в узком диапазоне частот и минимален за его пределами

Виды усилителей по типу нагрузки

С резистивной; с ёмкостной; с индуктивной; с резонансной.

Также есть специальные виды усилителей и функциональные виды

Характеристики электронных усилителей.

Коэффициент усиления

Коэффициентом усиления называется отношение выходной величины, характеризующей уровень сигнала, к входной.В качестве таких величин могут быть использованы напряжение, сила тока и мощность (U

,
I
,
P
). Им соответствуют коэффициенты:

где Uвых

— выходное напряжение,
Uвх
— входное напряжение,
Iвых
— выходной ток и
Iвх
— входной ток.

Из-за наличия в схемах усилителя реактивных элементов (индуктивности L и емкости C) коэффициенты усиления по току и напряжению (KI

,
KU
) являются комплексными и зависят от частоты f.

Коэффициент усиления по мощности Kр

показывает, во сколько раз активная мощность
Ракт. вых
, отдаваемая усилителем в нагрузку, больше активной мощности
Ракт.вх
., подводимой по входным зажимам.

где Pвых

– выходная мощность;
Pвх
— мощность на входе.

Kр

выражается в логарифмических единицах:

В усилителях на полевых транзисторах имеет смысл только KU

, так как входной ток очень мал. В биполярных транзисторах определяют обычно
KI
,
KU
,
KP
, однако, наиболее часто используется
KU
. Поэтому обычно
U
опускают и пишут
K
.

Амплитудно-частотная, фазочастотная и переходная характеристики усилителей

Усиление сигнала обычно сопровождается изменением формы сигнала. Поэтому любой усилитель характеризуется не только коэффициентом усиления Кус, но и мерой искажения выходного сигнала, по сравнению со входным.

Искажения делятся на линейные и нелинейные искажения.

Линейные искажения обусловлены наличием в усилителе реактивных элементов, сопротивление которых зависит от частоты f

. Из-за этого отдельные гармонические составляющие входного сигнала усиливаются неодинаково, нарушается их взаимный фазовый сдвиг относительно друг друга, форма сигнала искажается. Линейные искажения усилителей оцениваются с помощью амплитудно-частотной (АЧХ), фазочастотной и переходной характеристик.

Поскольку коэффициент усиления по напряжению (току) в общем случае является комплексной величиной, то он может быть представлен в виде:

,

где — модуль коэффициента усиления; — аргумент коэффициента усиления.

Под АЧХ усилителя понимается зависимость │К

│=
f
(
ω
). Пример АЧХ представлен на рисунке 12.2.

Иногда АЧХ называют зависимость Umвых

=
f
(
ω
) при
Uвх
=const.

При анализе усилителя часто пользуются нормированной характеристикой

.

Фазочастотной характеристикой усилителя называется зависимость фазового сдвига выходного гармонического колебания относительно входного при изменении частоты f

.

Переходной характеристикой усилителя Uвых(t)

называется зависимость мгновенного значения выходного напряжения
U
от времени
t
при единичном скачкообразном изменении входного напряжения.

Эта характеристика отражает переходные процессы в схеме и позволяет судить об искажении усиливаемого импульсного сигнала.

На практике проще осуществить расчет искажения и сравнивать свойства усилителей, если характеристику нормировать. Тогда за переходную характеристику следует принимать соотношение

.

Ее график показан на рисунке 12.3.

Нелинейными искажениями называются искажения формы выходного сигнала, вызванные нелинейностью ВАХ активных приборов, используемых в усилителях.

Нелинейные искажения приводят к появлению на выходе усилителя напряжений и токов с частотами, являющимися высшими гармоническими составляющими входного сигнала, которых не было в спектре входного сигнала. При усилении гармонического сигнала нелинейные искажения принято оценивать коэффициентом гармоник (коэффициентом нелинейных искажений) КГ

. Этот коэффициент измеряется на выходе усилителя при подаче на вход гармонического колебания и определяется соотношением:

,

где Р

2,
Р
3, …,
Р
n — мощность второй, третьей и n-ой гармоник.

При резистивной нагрузке допустимый уровень определяется:

,

где Um

2,
Um
3,
Umn
– амплитуды второй, третьей и n-ой гармоники.

Амплитудная характеристика, динамический диапазон, КПД усилителя

О линейности усилителя можно судить и по его амплитудной характеристике (рисунок 12.4), то есть зависимости амплитуды выходного напряжения от амплитуды входного напряжения.

.

Амплитудная характеристика (АХ) снимается при подаче на вход усилителя гармонического колебания частотой f

, лежащей в полосе пропускания.Реальные АХ — нелинейные, что наиболее ярко выражено при низких и высоких напряжениях
Uвх
. Начальный нелинейный участок обусловлен собственными шумами усилителя и наводками, которые

приводят к появлению напряжения на входе усилителя при отсутствии входного сигнала.При больших напряжениях Uвх

сказывается нелинейность ВАХ активных элементов, из-за чего падает средняя крутизна и уменьшается усиление.В усилителях мощности (УМ) под АХ чаще понимается зависимость выходной мощности от входной мощности (
Рвых
=
f
(
Pвх
)) или зависимость коэффициента передачи.Количественно мера нелинейности (рисунок 12.5) оценивается как отношение отклонения АХ от линейной характеристики:

.

АХ считается линейной на участках, где усиление происходит с допустимым уровнем нелинейных искажений.

В этом случае коэффициент усиления К

не зависит от амплитуды и может быть определен, как тангенс угла α наклона АХ к оси абсцисс.

Динамический диапазон усилителя оценивается как:

.

В пределах динамического диапазона усилитель рассматривается как линейное устройство.

В усилителях мощности динамический диапазон определяется с помощью характеристики К

(
Рвх
).

Выходная мощность Рвых max

соответствует уменьшению усиления на 1
дб
под верхней границей линейности АХ.

Отношение Рвых max

к выходной мощности собственных шумов
Рвых шум
на входе усилителя принимается за динамический диапазон:

При оценке мощных усилителей используют параметр КПД, который определяется как отношение мощности Рвых

полезного сигнала на выходной нагрузке к мощности
Р
0, потребляемой от источника:

.

Входная и выходная проводимости

Под входной проводимостью усилителя понимается проводимость между входными клеммами при подключенной нагрузке на выходе:

.

Входная проводимость является нагрузкой для источника сигнала, поэтому от ее величины зависит мощность, потребляемая усилителем от источника сигнала.

Выходной проводимостью называют проводимость между выходными клеммами при подключенном источнике сигнала на входе:

.

Иногда удобнее оценивать не проводимости, а сопротивления:

.

Знание проводимостей и сопротивлений позволяет правильно согласовать усилитель с источником сигнала и последующим каскадом.

Все перечисленные характеристики одинаково важны для различных типов усилителей.

Помимо названых, существуют и другие характеристики: устойчивость, стабильность, коэффициент шума, шумовая температура, конструкционные и эксплуатационные характеристики.

№22. Основные параметры Электронных усилителей

Свойства усилителей во многом определяются областью их применения. Чтобы судить о возможности использования конкретного усилителя в том или ином электронном устройстве, необходимо знать его основные параметры. К ним кроме коэффициента усиления относятся чувствительность, выходная мощность, диапазон усиливаемых частот, входное и выходное сопротивления, коэффициент нелинейных искажений и некоторые другие. Выходной является мощность, отдаваемая усилителем в нагрузку. Различают номинальную и максимальную выходную мощность. Номинальной (Pном) называют такую наибольшую выходную мощность, при которой искажения усиливаемого сигнала не превышают некоторого оговоренного заранее значения (обычно 3…5%). С возрастанием выходной мощности увеличиваются и искажения усиливаемого сигнала. Наибольшую мощность, которую можно получить от усилителя при уровне искажений усиливаемого сигнала до 10 %, называют максимальной (Рмакс). Максимальная выходная мощность может в 2..10 раз превышать номинальную. Чувствительностью усилителя называют напряжение низкочастотного сигнала в милливольтах или микровольтах, подаваемого на его вход, при котором усилитель отдает в нагрузку номинальную мощность. Чем меньше это входное напряжение, тем выше чувствительность. Например, усилитель, на который сигнал подается, от микрофона, должен обладать чувствительностью 1…2 мB, а для усилителя, воспроизводящего грамзаписи от пьезоэлектрических звукоснимателей, достаточна чувствительность 100…200 мВ. Диапазон усиливаемых частот — это область рабочих частот усилителя, в границах которой его коэффициент усиления изменяется, в пределах, заданных техническими условиями. Усилитель по-разному усиливает электрические колебания различных частот. График зависимости коэффициента усиления от частоты усиливаемых сигналов называют амплитудно-частотной. характеристикой (АЧХ)усилителя.

Диапазон частот ΔF, в пределах которого коэффициент усиления уменьшается не более, чем в 0,7 раз от максимального значения, называют полосой пропускания усилителя. По значению полосы пропускания усилители подразделяются на широкополосные и узкополосные. Ширина полосы пропускания зависит от вида нагрузки. Узкополосные усилители, в качестве коллекторной нагрузки обычно имеют колебательный контур и называются резонансными или избирательными. Такие усилители широко применяются в супергетеродинных радиоприемниках для выделения из множества сигналов, принятых антенной, сигналов нужной радиостанции. Входное сопротивление — сопротивление переменному току, протекающему между входными зажимами усилителя. Оно зависит от схемы усилителя, частоты переменного входного напряжения, его амплитуды и некоторых других факторов. Выходное сопротивление характеризует внутреннее сопротивление усилителя переменному току. От правильного выбора входного и выходного сопротивления во многом зависят входная и выходная мощность усилителя и работа всего устройства. Коэффициент нелинейных искажений, называемый иногда коэффициентом гармоник, отображает уровень нелинейных искажений усилителя. Усилитель не является линейным элементом, поэтому при поступлении на его вход гармонического сигнала, изменяющегося с частотой f1 в выходном сигнале возникнут дополнительные составляющие с частотами f2=2f1, f3=3f1 и т. д. Чем больше амплитуда этих дополнительных составляющих, тем выше коэффициент нелинейных искажений усилителя. Допустимая величина вносимых усилителем нелинейных искажений определяется назначением и областью применения усилителя. Человеческое ухо представляет собой высококачественный анализатор спектра, сразу же обнаруживающий появление новых гармонических составляющих в выходном сигнале. Оно очень чувствительно даже к небольшим нелинейным искажениям. Поэтому в усилителях радиоаппаратуры высокого качества коэффициент нелинейных искажений не должен превышать 1…2%.

№23 Структурная схема усилителя с источником тока и напряжения -?

№24 Режимы работы усилительного каскада по постоянному току

Активный или пассивный сабвуфер

Условно все сабвуферы можно разделить на пассивные и активные конструкции. Использование пассивных сабвуферов требует фильтр низких частот для сабвуфера и дополнительного усиления.Когда как, выбирая активный автомобильный сабвуфер, который уже имеет встроенный усилитель, вам необходимо обратить внимание на мощность усилителя. В данном случае вы можете увидеть два значения – усредненное и пиковое.

Нужно принимать во внимание не пиковую, а усредненную чистоту. Наличие в сабвуфере фазоинвертора позволяет получать качественный низкий бас. В тоже время при использовании данного элемента возникают ограничения по расположению сабвуфера в комнате. Большой внутренний объем позволяет качественно обрабатывать сверхнизкие частоты, но при этом сам акустический элемент неизменно увеличивается в размерах.

Отдельные модели высокого класса используют пассивный радиатор, который позволяет получить преимущества закрытого корпуса и возможность обработки сверхнизких частот. Выбирая диффузоры сабвуфера вам необходимо в первую очередь обратить внимание на его направление. В зависимости от модели он может быть направлен вбок или же вниз.

При направлении диффузора вниз звуковые волны распространяются равномерно, но при этом качество звучания во многом зависит от используемого напольного покрытия. Боковое расположение диффузора позволяет улучшить качество звучания, но при этом нужно ответственно подходить к выбору расположения сабвуфера в помещении.

Кроме того его сложнее замаскировать в имеющемся интерьере. Отдельные модели сабвуферов, которые рассматривались в нашем тесте, например модель Polk Audio DSW PRO 500, имеют специальные опорные ножки, позволяющие изменять направленность звучания. Ещё одной важной характеристикой качества выбранного сабвуфера является нижняя граница у частотного диапазона.

Бытует неправильное мнение, что чем ниже граница частотного диапазона, тем лучше сабвуфер. Это далеко не так. Установлено, что человеческое ухо может различать звуковые частоты не ниже 20 Гц. Тогда как более низкие частоты могут восприниматься как тектонические эффекты. Такие низкочастотные звуки позволяют добавить пластичности и реалистичности звучанию, но при этом качество баса во многом будет зависеть от размеров комнаты и используемых напольных и отделочных настенных материалов.

Чтобы избавиться от появления неприятных звуковых эффектов, рекомендуем ограничиться нижней границей воспроизведения в 35-40 Гц. Не забывайте о возможности регулировки активных сабвуферов. Такие акустические элементы имеют специальный фильтр, который позволяет ограничить полосу воспроизведения.

Имеющийся фильтр для сабвуфера позволяет оптимизировать звучание саба с другими акустическими элементами. Частота среза должна подбираться экспериментальным путём. В отдельных моделях имеется дополнительная частотная коррекция и специальные наборы пресетов. С помощью таких специальных наборов вы можете расширить диапазон звучания и получите максимально качественный звук.

Частота раздела полос АС и ФЧХ

Если исходить из «области максимальной чувствительности слуха» и одновременно учесть равновероятность появления спектральных составляющих ПРОИЗВОЛЬНОГО ЗВУКА, у нас в Лаболатории сложилось иное мнение о неприкосновенном диапазоне частот и оптимальной частоте раздела.

1. Посмотрите на классические «кривые равной громкости». Тот провал с парой глубинных хребтов в районе 2,5-4 кГц очень здорово вписывается в «полосу» 600-6000Гц.

2. По классическим же представлениям равномерный («горизонтальный») диапазон частот в технике звукопередачи 20-20000Гц. Средняя геометрическая частота (удалена на равное число октав (нецелое, между прочим) от границ) этого диапазона корень кв.(20х20000)=638Гц(приблизительно). Даже по нашему неклассическому лаболаторному допущению о диапазоне 2-200000Гц эта средняя частота сохраняется, т.к. границы раздвинуты в обе стороны в одинаковое число раз.

Теперь о ЖЕЛАТЕЛЬНОМ диапазоне (чтоб не сказали: а где вы видели-слышали такое?) частот эффективной работы регистровых излучателей.

Рассмотрим только один случай.

В простейшем двухполосном случае по одной границе в каждом регистре уже определено классическими нормами техники звукопередачи: 20Гц для НЧ регистра, 20кГц для ВЧ регистра. (По «лаболаторным» нормам 2Гц и 200кГц соответственно). Эти ограничения может накладывать сама «физика-природа», так сказать, естественным путём- площадь и ампл. колебаний аппертуры (мембраны, диффузора) ограничена, масса тоже не ноль, а усилители для излучателей не вечные двигатели.

Частотную стыковку по регистрам можно сделать двумя путями: электрическим и/или акустическим. Рассмотрим только электрический, как самый простой в объяснении и с хорошими-проверенными наработками в реализации. Т.е. будем исходный спектр фильтровать электрическими фильтрами. А чтобы было легче воплощать в железо фильтры, надо иметь перекрытие по диапазону эффективной работы регистровых излучателей, типа, десятикратное.

Поэтому выходит, что для обеспечения практически идеальной электрической ЧАСТОТНОЙ сшивки полос, излучатель НЧ регистра должен хорошо работать без фильтров в диапазоне 20Гц(2Гц)-6кГц, а ВЧ регистра 60Гц-20кГц(200кГ).

Да! двумя полосами явно не обойтись (это ещё без проблем пространственного разнесения излучателей)…

Оптимист-экстремал Гапонов.

P.S. Хочу Вам сказать, что Вы, по моему мнению, на правильном пути, делая э/стат. излучатель регистра узким и высоким. Ширина его должна не превышать длины волны в воздухе для верхней частотной границы. Для 20кГц это 17мм. А площадь можно (по нашим лаболаторным представлениям- НУЖНО!) набрать высотой. Для 1-0,5мм амплитуды на 60Гц вполне хватит 2м высоты. А ещё лучше- от пола до потолка. Площадь составит 250х1,6=400кв.см (эквивалентно диаметру 24см диффузорного ГГ). А ёмкость останется очень небольшой. В этом случае диаграмма направленности будет идеально цилиндрической, отражения от пола и потолка будут не мешать, а помогать, виртуально увеличив излучающую аппертуру (комната работает, как эдакий рупор-волновод) и практически уничножив интерференцию на ВЧ в вертикальной плоскости(!). Да и «поддержки» по площади мембраны можно ставить значительно реже, чем для листа 1х0,4м. Из-за экстремально узкого размера в горизонте такую ленточку можно экстремально приблизить к излучателю НЧ регистра. Который тоже можно (и нужно!) сделать узким (порядка 5-10см) и высоким от пола до потолка. При этой ширине (10см) и высоте (250см) площадь станет эквивалентна 50-60сантиметровому круглому диффузорному ГГ. Все преимущества по ДН (до 3,5кГц, а частота электрического раздела то гораздо ниже!) и «волноводным» эффектам при исключительно малой массе колеблющейся аппертуры сохраняются. Имеем разнос «фазовых круглыми динамиками»?

Настройка эквалайзера: разбираемся в частотах

Настройка эквалайзера является необходимым процессом для того, чтобы взаимодействие пользователя с различными файлами мультимедиа происходило более приятно. Дело в том, что музыкальные жанры требуют особой интенсивности тех или иных эффектов. К примеру, некоторые композиции будут звучать намного лучше и качественнее, если усилить басы на фоне остальных частот. То же самое можно сказать и о фильмах.

Использование данного элемента желательно во многих случаях. Средняя настройка эквалайзера ориентирована на то, чтобы звучание каждого музыкального инструмента в одной определенной композиции было одинаковым. Однако такое положение вещей весьма негативно влияет на качество передачи звука слушателю. И тогда задействуется эквалайзер. С его помощью можно усилить или понизить конкретный звуковой эффект, чтобы добиться более гладкого и приятного звучания. В результате его настройки уменьшаются мешающие звуки и усиливаются нужные.

Настройка эквалайзера может быть совершена пользователем самостоятельно. Однако для этого ему необходимо хорошо разбираться в музыке, иметь слух. Ведь если у вас не получится определить то, какие именно частоты нуждаются в усилении, идеальное звучание не будет достигнуто. Многие проигрыватели имеют встроенные настройки, которые предназначаются для классической музыки или, например, для кантри. Можно воспользоваться ими. А также настройки эквалайзера доступны для загрузки непосредственно с ресурсов Интернета. Все они будут носить стандартный и наиболее распространенный характер, ориентированный под популярные музыкальные стили.

Настройка эквалайзера может вам пригодиться не только для того, чтобы комфортно прослушивать музыкальные композиции. Зачастую каждый музыкант учится игре на том или ином инструменте по любимым песням. Эквалайзер можно настроить так, чтобы он передавал звук только одного инструмента из композиции. Это поможет подобрать аккорды и точно определить ноты, которые необходимо сыграть. Кроме того, многие потенциальные музыканты часто используют эквалайзер для того, чтобы усовершенствовать свои способности.
Рассмотрим высоту частот и те параметры, которые они могут дать:

Частота	Итог
До 100 Гц	Массивность звучания, «бубнящий», но более ощутимый звук
От 100 до 250 Гц	Полнота звучания
Около 400 Гц	Грубость звучания
От 600 до 800 Гц	Полнота и глубина звучания
От 1 до 2 кГц	Настройка барабанов, поскольку именно они здесь будут усиленно звучать. Общая атака звука усиливается
От 2 до 4 кГц	Создается эффект присутствия в музыкальной студии
От 5 до 7 кГц	Придает резкость звучанию любому соответствующему инструменту
От 10 до 18 кГц	Прозрачное и воздушное звучание

Таким образом, перед тем как выбрать настройку, надо точно знать, какие инструменты задействованы больше остальных в вашем любимом стиле. Для домашнего прослушивания лучше воспользоваться заготовками, предлагаемыми проигрывателем.

Одним словом, для качественного звука огромную роль играет эквалайзер. Настройка его является достаточно трудным процессом, однако по ее завершении вы получите идеальное звучание любимых музыкальных композиций.

Памятка музыканту: частоты. Частоты, которые полезно помнить

Классически звуковой спектр делится на три части: низкие, средние и высокие частоты. Границы частот, хотя и не все с этим согласны, можно обозначить следующим образом: низкие от 10 Гц до 200 Гц, средние от 200 Гц до 5 кГц, а от 5 кГц — высокие. Для более точного определения, давайте разделим эти три части на более мелкие и рассмотрим их по отдельности.
1) Низкие басы (от 10 Гц до 80 Гц) — это самые низкие ноты, от которых резонирует комната, а провода начинают гудеть. Если ваша звуковоспроизводящая аппаратура не воспроизводит эти частоты, вы должны ощутить потерю насыщенности и глубины звука. Естественно, при записи и сведении потеря этих частот вызовет тот же эффект.

2) Верхние басы (от 80 Гц до 200 Гц) — это верхние ноты басовых инструментов и самые низкие ноты таких инструментов, как гитара. Если потерять этот регистр, то вместе с ним потеряется и ощущение силы звука. А ведь именно в этих частотах содержится энергия звука, которая заставляет вас пританцовывать под музыку, недаром основная энергия ритм-секции сконцентрирована именно в этом регистре.

3) Низкие средние (от 200 Гц до 500 Гц) — здесь размещается почти весь ритм и аккомпанимент, это регистр гитары.

4) Средние средние ( от 500 Гц до 2.500 Гц) — соло скрипок, соло гитар, фортепиано, вокал. Музыку, в которой не хватает этих частот обычно называют «занудной» или «смурной».

5) Вехние средние (от 2.500 Гц до 5 кГц). Хотя в этом диапазоне мало нот, только самые верхние ноты фортепиано и некоторых других инструментов, здесь много гармоник и обертонов. Усиление этой части спектра позволяет достичь яркого, искрящегося звука, создающего эффект присутствия. Однако, если энергия этой полосы частот чрезмерна, то это режет слух. Это и называется «слушательской утомляемостью» и является проблемой большинства недорогих аккустических систем, которые искуственно усиливают данную часть спектра для «яркости» звучания. Ну это уже коммерческие штучки!

6) Низкие высокие (около 5 кГц до 10 кГц), где мы встречаемся с самым сильным искажением высоких частот и где шипение пленки (для любителей кассетной записи) становится самым заметным, так как здесь очень мало других звуков, способных скрыть это. Хотя люди, теоретически могут слышать и более высокие тона, эти частоты считаются пределом восприятия. Но по большому счету, для хорошего звука — это маловато.

7) Верхние высокие (около 10 кГц до 20 кГц) наша последняя октава, это самые тонкие и нежные высокие частоты. Если этот диапазон частот будет неполноценен, то вы ощутите некий дискомфорт при прослушивании записей (если, конечно, медведь не наступил вам на ухо).

Электрическая сеть шумит на частоте 50 Гц. Для устранения этого надо убрать частоты 50 и 100 Гц при помощи параметрического эквалайзера, ширина полосы которого достаточно узка. Это устранит шумы сети, но не повлияет заметно на общий звук. Графический эквалайзер (треть октавы) тоже эффективен в этой ситуации, но остальными типами эквалайзеров для этого лучше не пользоваться, так как они имеют слишком широкую зону влияния и регулировка может существенно изменить звучание бас-гитары, в том числе не в лучшуюсторону. Нижние частоты бас-гитары и басового барабана лежат в области 40 Гц и ниже. Чтобы придать их звучанию мощь (атаку), регулируйте частоту 80 Гц. Нижняя частота электрогитары — 80 Гц. Для устранения «бочковатости» надо вырезать частоту 200 Гц; для устранения резкого, неприятного призвука — ослабить в районе 1Кгц. Чтобы добавить «ду», сделать «жалящим» звучание рок-гитары, просмотрите область от 1,5 кГц до 4 кГц, найдите нужную частоту и убирайте ее до тех пор, пока атака станет такой, как вы желаете. Основная проблема с акустическими гитарами, как правило, состоит в том, что они звучат «бочковато» — из-за неподходящих микрофонов, неудачного расположения микрофона, акустических характеристик помещения или просто из-за того, что инструмент плохой. Область «вредной» частоты находится обычно между 200 Гц и 500 Гц — ее и надо вырезать. Вокал также занимает большую зону частотного диапазона, при этом область 2-4 кГц регулируется для улучшения артикуляции.

Частотный диапазон музыкальных инструментов

• Рояль, фортепиано 27-4200 Гц
• Контрабас 40-300 Гц
• Электрическая бас-гитара 41-250 Гц
• Туба 45-320 Гц
• Валторны 60-740 Гц
• Фагот 60-630 Гц
• Виолончель 65-880 Гц
• Тромбон 80-500 Гц
• Акустическая гитара 82-1175 Гц
• Электрическая гитара 82-1570 Гц
• Альт 130-1240 Гц
• Кларнет 140-1980 Гц
• Труба 160-990 Гц
• Скрипки 210-2800 Гц
• Гобой 230-1480 Гц
• Флейта 240-2300 Гц
• Пикколо-флейта 560-2500 Гц

Частотный диапазон человеческого голоса:

• Бас 75-330 Гц
• Тенор 120-500 Гц
• Меццо-сопрано 170-700 Гц
• Сопрано 230-1100 Гц

1. При сравнении частотного диапазона музыкальных инструментов и человеческого голоса, последний имеет самый широкий диапазон частот (если не считать фортепиано и рояль). 2. Так же необходимо учитывать силу звучания (динамический диапазон) данных инструментов.

Например:

Динамический диапазон гитары составляет 15 дБ; органа — 35 дБ; рояля — 45 дБ; женский голос 20-35 дБ; мужской голос 20-45 дБ, эстрадного оркестра 45-55 дБ, симфонический оркестр 60-75 дБ.

Вывод: человеческий голос имеет диапазон звучания от 75 до 1100 Герц, который так или иначе перекрывает (заглушает, смешивается) с любым музыкальным инструментом (оптимальная точка — 300 Герц).

О басе в подробностях

Статья взята с сайта 12 Вольт

Сначала он был экзотикой: в домашнем кинотеатре еще куда ни шло, но занимать пол багажника под динамик в здоровенной коробке увольте. Но все течет, все меняется, и включение сабвуфера в автомобильную аудиосхему стало со временем вполне обыденным явлением. Дилемма ставить или не ставить, уступила место более многогранной проблеме какой ставить лучше? А действительно какой?

Сабвуфер не только является источником низких частот, но также делает звучание всей акустической системы громче, уменьшает количество искажений за счет того, что с остальных динамиков снимается дополнительная нагрузка. Считается, что для адекватной передачи баса в серьезных аудиокомплексах НЧ-динамик просто необходим. С учетом важности суббасового звена системы производители акустики предлагают широчайший спектр продукции, так что выбирать есть из чего: от отдельных головок до активных сабов и всего остального между ними. А что и как ставить уже дело установщика. Можно делать бокс самому, использовать «полуфабрикат», готовую коробку или сразу готовый сабвуфер.

Звучание сабвуфера зависит от множества факторов акустических условий салона, характеристик головки громкоговорителя, типа акустического оформления, формы и материала, из которого он изготовлен. Кроме того, саб, являясь частью автомобильной аудиосистемы, не может жить отдельной от нее жизнью. В связи с чем работу суббасового звена следует рассматривать комплексно. Чем мы и займемся.

Варианты конфигураций

Их много, но основных вариантов включения сабвуфера в систему шесть. Первые два используют пассивные кроссоверы между выходом усилителя и динамиком, остальные с активными кроссоверами, которые в сигнальном тракте располагаются между источником сигнала и входом усилителя. Естественно, что у каждого есть свои преимущества и недостатки, изложенные в сжатом виде в таблице N1.

Вариант с использованием одного усилителя, безусловно, самый экономичный, ведь на один аппарат разом «цепляются» пара динамиков и сабвуфер, а разделение сигнала на частотные полосы производится недорогим пассивным кроссовером. С другой стороны, большинство стандартных кроссоверов включают ВЧ-фильтр с крутизной затухания характеристики 6 дБ/октаву и НЧ-фильтр с крутизной затухания характеристики 12 дБ/октаву. Недостатками такой конфигурации является то, что работающие от того же усилителя динамики будут недостаточно защищены на пиковых мощностях. Кроме того, пассивные кроссоверы, как правило, имеют фиксированные частоты среза, что ограничивает возможности при настройке системы. Вдобавок на всех мощности одного усилителя может попросту не хватить.

Стандартная для пассивных кроссоверов крутизна характеристики НЧ-фильтра (12 дБ/октаву) для воспроизведения басовых частот не вполне адекватна. Как известно, наши слуховые органы не способны локализовать звук частотой ниже 100 Гц. То есть, если в автомобильном аудиокомплексе присутствует НЧ-динамик, воспроизводящий частоты ниже этой отметки, слушатель по идее не должен знать, откуда излучается бас. В то же время при недостаточной крутизне характеристики становятся слышны частоты мид-басового, а и иногда даже среднечастотного диапазона, и как результат можно четко определить, где в салоне находится сабвуфер. Тем самым сводится на нет работа по созданию пространственной картинки.

Исправить ситуацию можно, используя фильтры более высокого порядка 3-го (18 дБ/октаву) или 4-го (24 дБ/октаву). Также можно собственноручно моделировать и создавать кроссоверы с требуемыми под конкретный динамик параметрами. В принципе с небольшой натяжкой фильтры 2-го порядка подходят для работы с полосовыми сабвуферами, поскольку они менее всего подвержены высокочастотным призвукам и у них наиболее узкая полоса пропускания. В целом же стандартные фильтры 2-го порядка не рекомендуются для работы в составе суббасового звена.

Идеальным, но достаточно дорогостоящим вариантом можно назвать конфигурацию в составе активного кроссовера, басового усилителя и сабвуфера. Почему, в общем-то, понятно: компоненты, при наличии достаточных финансовых средств, можно подобрать с адекватными друг другу и запросам клиента характеристиками. Таким образом, открываются большие возможности при настройке системы, что в конечном итоге приводит к положительным результатам в звучании всего аудиокомплекса. Усилитель в такой схеме в принципе уже может быть укомплектован встроенным кроссовером, хотя это не всегда требуется. Если параметры встроенных фильтров соответствуют предъявляемым им требованиям, то можно сэкономить и обойтись без активного кроссовера. В этом случае прежде всего следует обратить внимание на порядок НЧ-фильтра, который, как уже было сказано, должен быть не ниже третьего. Важно также наличие плавных регулировок частоты среза или же возможность их выставления с помощью сменных резисторных модулей функции, которые позволяют интегрировать сабвуфер без слышимых «швов» на стыке басового и мид-басового диапазонов. Однако во многих бюджетных моделях усилителей все как раз наоборот. Стандартная комплектация предполагает наличие фильтров с недостаточной крутизной характеристики (6 и 12 дБ на октаву соответственно для ВЧ- и НЧ-фильтров), а также две фиксированные частоты среза, что, как уже было упомянуто выше, для баса не вполне приемлемо. Тогда остается отключить встроенный кроссовер и предложить клиенту раскошелиться на более подходящее устройство.

Наконец, еще одна схема в составе активного кроссовера и активного корпусного сабвуфера (то есть того, что продается с усилителем). Способ, пожалуй, самый простой. Производитель сам берет на себя заботы по согласованию параметров усилителя и НЧ-головки, сам рассчитывает нужный для нее рабочий объем и комплектует басовый агрегат кроссовером. Правда, противников у использования активных сабвуферов в серьезных аудиокомплексах немало. Основные аргументы: небольшая мощность усилителей и низкоклассный кроссовер. В большинстве случаев с этими утверждениями можно согласиться, хотя вышеуказанного преимущества (простоты в установке) у активных сабов не отнимешь. Пожалуй, единственный способ улучшить их работу это использование более «порядочного» активного кроссовера.

Каким должен быть кроссовер

Здесь есть над чем задуматься и желательно сделать это на начальном этапе построения системы. Возможен вариант устройства, которое имеет исключительно сабвуферные выходы или же использование кроссовера с НЧ- и ВЧ-фильтрами (в том случае, если один усилитель раскачивает сабвуферный динамик вместе с другими драйверами). Если рассматривается вариант включения усилителей по схеме биампинг, то здесь пригодится трехполосный кроссовер с сабвуферными, низко-среднечастотными и высокочастотными выходами.

Оптимальные параметры кроссовера указаны в таблице N2

Таблица N2
Параметр	Комментарий
Крутизна характеристики затухания	18 дБ/октаву (минимальная) 12 дБ/октаву (минимальная для полосовых корпусов)
Частота среза	От 75 до 150 Гц. Желательно наличие плавной настройки частоты среза
Наличие ВЧ-фильтра	Желательно, если кроме сабвуфера усилитель раскачивает динамики более высокого частотного диапазона. В этом случае крутизна характеристики ВЧ-фильтра должна быть не менее 12 дБ/октаву
Инфразвуковой фильтр (сабсоник)	Необходим для фазоинверторных сабвуферов, для остальных желателен
Усиление баса (обычно на частоте 45 Гц)	Полезная функция
Переключатель полярности	Полезная функция
Регулировки выходного сигнала	Обычно не используются при наличии регулировок входного сигнала у усилителя

Как мы уже говорили, крутизна затухания характеристики сигнала является наиболее важным параметром при выборе кроссовера. Недостаточно высокий порядок фильтра (ниже 3-го, то есть ниже 18 дБ на октаву) приведет к тому, что вместе с нужным нам басом сабвуфер будет воспроизводить нежелательные мид-басовые или даже средние частоты. Вследствие чего получается эффект направленности баса, что от него как раз и не требуется.

Сколько сабу нужно мощности

Здесь обычно исходят из суммарной мощности системы и частоты среза сабвуфера. Распределение мощности в процентном отношении в типичной автомобильной аудиосистеме в зависимости от частотного диапазона выглядит согласно таблице N3 следующим образом.

Таблица N3
Частота	Максимальная мощность выше указанной частоты
300 Гц	50%
600 Гц	25%
1200 Гц	10%
2400 Гц	10%

Примечательно, что менее половины мощности приходится на частоты выше 300 Гц. Следовательно, по крайней мере 50% отходит к диапазону ниже этой границы. Отсюда вытекает правило, которое применимо для многих конфигураций: мощность басового усилителя должна быть в полтора раза больше мощности фронтальных динамиков. Так, если на фронт используется 4-канальный аппарат 4 x 25 Вт, то подводимая к сабвуферу мощность рассчитывается по формуле: 1,5 х (25 Вт + 25 Вт). Получаем, что на бас следует отвести порядка 75 ватт.

Может потребоваться и больше. Например, когда частота среза НЧ-фильтра выше 150 Гц, в случае низкой чувствительности сабвуферного динамика или если сабвуфер находится в багажном отсеке и доступ баса в салон затруднен. Ну и когда клиент просто хочет «много баса». Понятно, что при подборе усилителя (или усилителей) прежде всего принимают во внимание количество НЧ-динамиков в системе, значение их импеданса (НЧ-головки обычно делают 4-омными, с обыкновенными или сдвоенными звуковыми катушками) и диаметр диффузора.

Наиболее эффективный и часто используемый установщиками способ повышения мощности басового усилителя соединение его каналов «мостом» (естественно, если такая опция имеется). Включение 2-канальника по мостовой схеме обычно дает больше ватт, чем суммарная мощность его каналов, при работе в стереорежиме. К примеру, аппарат 2 х 50 Вт по идее должен выдать 150 Вт в «мосту», а 4-канальный (4 х 50 Вт) в стереоконфигурации будет развивать до 150 Вт на канал.

Еще один вариант параллельное соединение динамиков (рис. 1). При этом плюсовые клеммы соединяются между собой (минусовые, естественно, тоже) для того, чтобы обеспечить софазное движение головок. Повышение отдачи сабвуфера происходит вследствие двукратного уменьшения общего импеданса параллельно соединенных звуковых катушек. Поскольку стандартное сопротивление автомобильной акустики 4 Ом, суммарный импеданс двух головок, включенных в параллель, будет всего 2 Ом, что дает возможность басовому усилителю полностью раскрыть свой потенциал.

При этом важно помнить, что редко какой усилитель выдерживает в «мосту» нагрузку сопротивлением ниже 4 Ом. Что в принципе исключает и использование двух 4-омных динамиков, соединенных параллельно в этом режиме, поскольку включенный «мостом» усилитель «чувствует» только половину нагрузки, которую ему обеспечивают динамики.

Типы сабвуферов

Какое должно быть акустическое оформление НЧ-головки, зависит от многих факторов. Каждый тип сабвуферного бокса, будь то полностью закрытый (sealed), фазоинверторный (ported) или полосовой (band-pass), имеет свои достоинства и недостатки. К тому же многое зависит от конкретной платформы для построения аудиокомплекса, то есть сама машина довольно часто диктует специалистам свои условия. И все-таки: существует ли безусловно лучший тип басового корпуса? Ответ отрицательный. Согласитесь: если бы был, то зачем тогда нужны все остальные? Напротив, закрытые коробки инсталлируют в багажники транспортных средств примерно с той же регулярностью, что и фазоинверторы.

Прежде чем мы обратимся к сабвуферным корпусам, поговорим о том, для чего они нужны в принципе. Вся проблема в том, что тыл динамика генерирует столько же звука, что и его фронт, но с обратной направленностью. Чисто гипотетически, если вас усадить на место в машине, где эти две составляющие будут с равной интенсивностью воздействовать на слуховые органы, то произойдет их нейтрализация, и вы вообще ничего не услышите. На практике динамики, лишенные надлежащего акустического оформления, будут излучать высокие и средние частоты, но только не требуемый нам бас. Происходит это потому, что звуковая волна, исходящая от тыла головки, должна проделать более длительный путь до уха слушателя. В результате высокие и средние частоты усиливаются, а низкие наоборот ослабевают.

Словом, без «корпусирования» не обойтись. Из чего делают боксы? Предпочтения у опытных инсталляторов самые разные, но большинство сходятся в одном: без древесины в том или ином виде хорошего баса не добиться. Два наиболее распространенных на сегодняшний день материала среднедисперсная древесностружечная плита (MDF) и многослойная фанера. Эти материалы отличаются оптимальными акустическими характеристиками, достаточно прочны, несложны в обработке и доступны по цене. Еще более доступной является ДСП, уступая по своим характеристикам (звукоизоляции, плотности, прочности) двум предыдущим материалам. Различные виды пластика или оргстекло чаще применяются при недостатке места или же в демонстрационных целях, но это уже определенная уступка со стороны музыки.

Бескорпусные сабвуферы (free-air)

Чем они хороши, так это простотой исполнения. Установщику не надо «ваять» бокс, а владельцу загромождать багажник. Динамики монтируются в предварительно укрепленную и обработанную заднюю полку, а грузовой отсек выступает в качестве своеобразного корпуса, который препятствует проникновению в салон звука, излучаемого тыльной стороной головки. Проблема в том, что не всегда удается сделать багажник абсолютно «глухим», и вышеописанное явление нейтрализации низких частот результируется в отсутствии того, что называют «глубоким басом», и в снижении кпд динамика.

Полностью закрытые корпуса (sealed boxes)

Тип сабвуферного корпуса, который достаточно эффективно препятствует распространению звуковых волн, исходящих от тыла громкоговорителя. «Спертый» воздух внутри коробки в данном случае действует как пружина, контролируя колебания диффузора. Полностью закрытые боксы легче конструировать, чем, скажем, фазоинверторные и полосовые сабвуферы. Они не слишком придирчивы по части расчетов рабочего объема, требуемого для оптимальной работы драйвера, и более снисходительны к ошибочным данным, указанным производителем в сопроводительных документах изделия. Воздушная подушка защищает динамик от низкочастотных импульсных помех, иногда возникающих при включении системы, подачи на него инфразвуковой энергии да и просто езды по неровным дорогам. Это наиболее предпочтительный вариант, если вам необходимо занять по минимуму места в багажнике или салоне, поскольку считается, что для воспроизведения «глубокого баса» объем полностью закрытого корпуса может быть незначительным, хотя и в этом случае надо знать меру. При уменьшении объема ниже допустимых пределов происходят существенные потери низкочастотной составляющей. С увеличением объема отдача в области инфразвуковых частот возрастет, но тогда нивелируется эффект экономии места. В любом случае по отдаче такой сабвуфер будет уступать более крупногабаритным коллегам фазоинверторной или полосовой разновидности. В то же время по сравнению с ними частотная характеристика закрытых корпусов в области спада более гладкая.

Фазоинверторные сабвуферы (ported)

Фазоинверторные корпуса в отличие от полностью закрытых используют звук, исходящий от тыла динамика, во благо мощного баса, поскольку получаемое звуковое давление представляет собой сумму излучений диффузора и порта. Соответственно использование этого акустического оформления позволяет повысить кпд НЧ-головки. В то же время фазоинверторы более сложны в изготовлении и более придирчивы по части расчетов рабочего объема, настройки порта на оптимальную частоту, согласования сопротивлений излучения диффузора и трубы фазоинвертора и т.д. Поэтому указанные производителем параметры лучше лишний раз перепроверить. Но грамотно проведенная работа, как правило, бывает вознаграждена по заслугам. Считается, что фазоинверторный сабвуфер способен воспроизводить бас на целую октаву ниже корпусного. Правда, есть одно «но»: в этом случае сама коробка должна быть раз в пять больше. Так что применение корпуса с фазоинвертором часто бывает обусловлено готовностью заказчика расстаться с энным объемом грузового отсека.

Полосовые сабвуферы (bandpass)

Этот тип акустического оформления можно назвать гибридом двух предыдущих, поскольку в своей конструкции имеет характерные признаки и того и другого. Типичный полосовой саб состоит из двух камер, одна из которых доступа наружу не имеет, а у второй он оформлен в виде тоннеля фазоинвертора. Через него-то бас в концентрированном виде и подается в салон. В концентрированном, потому что динамик крепится в стенке, разделяющей два заполненных воздухом объема, и колебания диффузора встречают сопротивление как с фронта, так и с тыла. В результате энергия, которая подводится к громкоговорителю, не распыляется, а расходуется более рационально, чем в закрытом и фазоинверторном боксах. Такое хитрое строение бэндпасса обуславливает, с одной стороны, его более высокое звуковое давление (до 6 дБ по сравнению с закрытыми корпусами), а с другой склонность к работе в узкой полосе низких частот. Но тем и хороши полосовики, что дают право выбора, поскольку путем изменения объема камер можно либо повышать величину звукового давления, создаваемого НЧ-головкой, либо расширять границы частотного диапазона. Впрочем, для того чтобы успешно манипулировать объемами, равно как и настраивать тоннель фазоинвертора в соответствии с акустическими условиями салона, надо обладать большим инсталляторским опытом. Здесь «курса молодого бойца» явно будет не достаточно.

Выбор динамика

Не секрет, что размеры и тип акустического оформления во многом определяются мощностью, чувствительностью и частотной характеристикой НЧ-головки. Работая в низкочастотном диапазоне, сабвуфер должен приводить в движение большие массы воздуха, площадь которых пропорциональна площади диффузора. Соответственно драйверы большего диаметра порождают больше звукового давления. Второй фактор, способствующий воспроизведению громового баса, длина рабочего хода диффузора, то есть максимально допустимые (с точки зрения безопасности для динамика) границы амплитуды его колебаний.

При выборе динамика важно знать, какую мощностную нагрузку он способен безболезненно выдержать, насколько эффективно звуковая катушка рассеивает тепловую энергию. Этот параметр напрямую связан с диаметром звуковой катушки и калибром намотанного на нее провода. Железное правило: мощность сабвуфера должна превышать мощность, подводимую от усилителя. К сожалению, не все производители НЧ-громкоговорителей честно сообщают нам об этой характеристике, зачастую в целях рекламы указывая несколько завышенные данные (впрочем, этим грешат и изготовители усилителей). Поэтому, чтобы динамик не сгорел, лучше все проверить самому.

В свою очередь чувствительность динамика определяет, насколько эффективно он распоряжается мощностью, данной ему в нагрузку усилителем. Иначе говоря, звуковое давление, которое создает драйвер на расстоянии 1 метра при подаче на него сигнала мощностью 1 Вт. Впрочем, иногда показатель чувствительности динамика, указанный в его паспорте, не совсем адекватен реальному положению вещей. Все дело в том, что мощность (Рн) создается напряжением (U), зависящим от номинального сопротивления (Rh) драйвера. Если оно равно 4 Ом (что свойственно автомобильной акустике), то подается напряжение 2 В. А вот 8-омным домашним колонкам требуется уже 2,83В. На этой разнице можно сыграть, что многие производители и делают, указывая абсолютную чувствительность НЧ-головки, то есть измеренную при входном сигнале напряжением 2,83 В.

Приемлемой чувствительностью для сабвуфера является показатель 90 дБ, но, как говорится, чем больше, тем лучше, ибо динамики с большей отдачей предъявляют меньшие требования к мощности усилителей. Это наглядно проиллюстрировано в таблице N4

Таблица N4
Чувствительность	Требуемая мощность усилителя
87дБ	200Вт
88дБ	158Вт
89дБ	126Вт
90дБ	100Вт
91дБ	79Вт
92дБ	63Вт
93дБ	50Вт

Как видно, разница даже в 3 дБ является весьма существенной и позволяет вдвое сэкономить на мощности усилителя. Но не спешите потирать руки. Здесь есть и свои подводные камни. Сабвуферы с высокой чувствительностью зачастую грешат более высокими частотами среза, а значит, сэкономив на мощности усилителей, можно легко потерять на самых что ни на есть глубинных басовых частотах. Иными словами, чувствительность динамика не следует рассматривать обособленно от его АЧХ (зависимость звукового давления от частоты).

Амплитудно-частотная характеристика сабвуфера зависит как от самой головки, так и от типа, размера ее акустического оформления и акустических особенностей транспортного средства. Принято считать, что чем больше объем корпуса, тем ближе будет нижняя граница частотного диапазона к максимально допустимому для данного динамика значению. Как ее вычислить, не проводя практических испытаний, то есть до начала строительства ящика? Существует три «магические» характеристики, именуемые параметрами Тиэля Смолла (Thiele Small).

Параметры Тиэля — Смолла

При построении сабвуфера никак не обойтись без трех базовых параметров: частоты собственного резонанса головки динамика (fs), его полной добротности на резонансной частоте (Qts) и объема воздуха с упругостью, эквивалентной упругости подвеса диффузора (Vas). Они обычно указываются производителем в сопроводительных документах изделия. Используя эти параметры, можно путем несложных вычислений сравнить примерные характеристики нескольких динамиков (в частности, получить нижнюю границу частотного диапазона головки) уже на ранних этапах установки, когда вы еще до конца не решили, какой тип бокса будет использоваться и какой НЧ-головке нужен объем для оптимальной работы. Формула выглядит следующим образом: ffb= fs Vas. Предположим, вы выбираете между двумя 10-дюймовыми головками Ultimate AU1050 и Jensen JSW104. Вот их параметры (таблица N5):

Таблица N5
fs	Qts	Vas
Ultimate AU1050	29 Гц	0,43	3,5 фт*
Jensen JSW104	31,3 Гц	0,40	2,4 фт
Совершив соответствующие математические действия, получаем такую картину:
ffb
Ultimate AU1050	54,3
Jensen JSW104	48,5
Примечание. * Американские производители обычно указывают величину объема в кубических футах, европейцы же предпочитают литры. Конвертация футов в литры производится умножением первых на 28,3.

Как видно из результатов вычислений, несмотря на худшие показатели собственной резонансной частоты, нижняя граница частотного диапазона Jensen JSW104 находится приблизительно на 10% ниже, чем у Ultimate AU1050 (разумеется, если эти динамики устанавливать в корпусах одинакового объема).

Если же вы определились с типом акустического оформления и знаете, какой динамику нужен объем для оптимальной работы, то уравнение для определения нижней границы басового диапазона конкретной модели сабвуферной головки несколько видоизменяется: f3 = 0,8ffb/ Vb (для закрытого корпуса) f3 = 1,0ffb/ Vb (для фазоинверторного корпуса) (f3 обозначает нижнюю границу диапазона, воспроизводимого сабвуфером в объеме Vb).

Так в закрытом корпусе объемом 0,75 кубического фута характеристика Ultimate AU1050 опускается до 50,1 Гц, а Jensen JSW104 до 44,8 Гц. В принципе эти уравнения наглядно демонстрируют то, что с увеличением объема корпуса нижняя граница частотного диапазона будет стремиться к предельно допустимой для НЧ-головки. Происходит это из-за того, что когда она (головка) помещается в ящик определенного объема, частота резонанса сабвуфера (f3) увеличивается по сравнению с собственной резонансной частотой (fs) драйвера. Почему понятно: к упругости подвеса диффузора добавляется своеобразная воздушная пружина внутри короба. Чем больше его объем, тем эта упругость меньше, а тем ниже частота среза сабвуфера.

Для динамиков free-air имеются свои собственные формулы: fob = fs/Qs и f3 = 0,9 fob. Все те же Ultimate и Jensen показали следующие результаты:

fob	f3
Ultimate AU1050	67,4	60,7
Jensen JSW104	78,3	70,5

Заметьте, что в данном применении Ultimate заметно выигрывает. Кроме того, в глаза сразу же бросается тенденция в сторону увеличения нижней границы частотного диапазона при работе динамика в открытом объеме. Такова цена простоты изготовления фриэйрных сабов. Есть, над чем задуматься.

Здесь возникает вопрос: насколько низко должен играть сабвуфер? Известно, что современные кассетные аппараты имеют нижнюю границу воспроизводимого частотного диапазона от 50 до 30 Гц. То же самое относится к радиостанциям FM-диапазона. У CD-ресиверов этот показатель обычно находится на отметке 20 Гц. Однако даже несмотря на то, что человек в принципе воспринимает частоты ниже 20 Гц, так глубоко опускаться совсем не обязательно. Редко какая фонограмма, включая записанную на CD-диске, имеет нижний предел на 30 герцах. Это, скорее, исключение. А правилом является то, что самые басовитые музыкальные инструменты играют в полосе от 40 до 60 Гц. Остальные от 60 до 100 Гц. Так что область применения сабвуфера обычно начинается (если по АЧХ идти снизу) с 40 герц.

Наконец последнее замечание. Хоть параметры Тиэля Смолла позволяют рассчитать многие характеристики сабвуфера, не следует забывать о том, что эти выкладки относятся к идеальным условиям (обычно «идеальной» считается безэховая камера, свободная от ревербераций). А где будет играть саб? Вот именно, в машине, где полно как отражающих, так и поглощающих поверхностей. Поэтому на полученные характеристики неизбежно накладывается влияние акустических условий салона, которые для каждого транспортного средства сугубо индивидуальны и весьма заметно изменяют АЧХ в низкочастотной области спектра. В сущности именно по этой причине серьезные аудиокомплексы редко когда комплектуются готовыми боксами, так как при их изготовлении учитываются в лучшем случае усредненные параметры автомобилей.

Софт для саба

Как мы уже выяснили, расчет параметров акустического оформления для НЧ-головки занятие не из простых. Косвенно данное заключение подтверждает существование специализированного программного обеспечения (софта), которое позволяет значительно облегчить работу установщика. Таких программ в настоящее время существует несколько (Blaubox, WinSpeakerz, JBL SpeakerShop и др.), но они во многом схожи (Эти программы вы можете взять здесь). Вы можете подобрать корпус для имеющегося динамика или же, наоборот, подобрать НЧ-головку к уже построенному боксу. Подобные программы позволяют сравнивать работу того или иного громкоговорителя в корпусах различного типа. Скорее всего, в базе данных вы найдете нужный вам громкоговоритель с перечислением всех необходимых характеристик. Если нет, то базу можно дополнить параметрами вашего драйвера, которыми вас снабдил производитель, а уже потом рассчитывать все необходимые характеристики бокса для достижения оптимальной АЧХ и мощности сабвуфера. Правда, эти параметры, как мы упомянули ранее, все же отличаются от тех, что будут получены при водружении ящика в машину. Тут уже нужны опыт, знание индивидуальных особенностей транспортного средства, которые позволяют спрогнозировать поведение басовой системы в салоне автомобиля. Опыт, который приходит с годами. Но ведь все когда-то начинали. Стоит попробовать.

Теги:

• Сабвуфер

Принципиальная схема ФНЧ

Схема фильтра для сабвуфера показана на рисунке. Работает он на основе двух операционных усилителей U1-U2 (NE5532). Первый из них отвечает за суммирование и фильтрацию сигнала, в то время как второй обеспечивает его кэширование.

Принципиальная схема ФНЧ к сабу

Стереофонический входной сигнал подается на разъем GP1, а дальше через конденсаторы C1 (470nF) и C2 (470nF), резистора R3 (100k) и R4 (100k) попадает на инвертирующий вход усилителя U1A. На этом элементе реализован сумматор сигнала с регулируемым коэффициентом усиления, собранный по классической схеме. Резистор R6 (27k) вместе с P1 (50k) позволяют провести регулировку усиления в диапазоне от 0.5 до 1.5, что позволит подобрать усиления сабвуфера в целом.

Резистор R9 (100k) улучшает стабильность работы усилителя U1A и обеспечивает его хорошую поляризацию в случае отсутствия входного сигнала.

Сигнал с выхода усилителя попадает на активный фильтр нижних частот второго порядка, построенный U1B. Это типичная архитектура Sallen-Key, которая позволяет получить фильтры с разной крутизной и амплитудной. На форму этой характеристики напрямую влияют конденсаторы C8 (22nF), C9 (22nF) и резисторы R10 (22k), R13 (22k) и потенциометр P2 (100k). Логарифмическая шкала потенциометра позволяет добиться линейного изменения граничной частоты во время вращения ручки. Широкий диапазон частот (до 260 Гц) достигается при крайнем левом положении потенциометра P2, поворачивая вправо вызываем сужения полосы частот до 50 Гц. На рисунке далее показана измеренная амплитудная характеристика всей схемы для двух крайних и среднего положения потенциометра P2. В каждом из случаев потенциометр P1 был установлен в среднем положении, обеспечивающим усиление 1 (0 дб).

Полезное: Прибор для проверки роторов электро двигателей (якорей)

Сигнал с выхода фильтра обрабатывается с помощью усилителя U2. Элементы C16 (10pF) и R17 (56k) обеспечивают стабильную работу м/с U2A. Резисторы R15-R16 (56k) определяют усиление U2B, а C15 (10pF) повышает его стабильность. На обоих выходах схемы используются фильтры, состоящие из элементов R18-R19 (100 Ом), C17-C18 (10uF/50V) и R20-R21 (100k), через которые сигналы поступают на выходной разъем GP3. Благодаря такой конструкции, на выходе мы получаем два сигнала сдвинутых по фазе на 180 градусов, что позволяет осуществлять прямое подключение двух усилителей и усилителя с мостовой схемой.

В фильтре используется простой блок питания с двухполярным напряжением, основанный на стабилитронах D1 (BZX55-C16V), D2 (BZX55-C16V) и двух транзисторах T1 (BD140) и T2 (BD139). Резисторы R2 (4,7k) и R8 (4,7k) представляют собой ограничители тока стабилитронов, и были подобраны таким образом, чтобы при минимальном напряжении питания ток составлял около 1 мА, а при максимальном был безопасен для D1 и D2.

Элементы R5 (510 Ом), C4 (47uF/25V), R7 (510 Ом), C6 (47uF/25V) представляют собой простые фильтры сглаживания напряжения на базах T1 и T2. Резисторы R1 (10 Ом), R11 (10 Ом) и конденсаторы C3 (100uF/25V), C7 (100uF/25V) представляют собой также фильтр напряжения питания. Разъем питания — GP2.